The National Center for Biotechnology Information (NCBI) Reference Sequence (RefSeq) database is a collection of annotated genomic, transcript and protein sequence records derived from data in public sequence archives and from computation, curation and collaboration (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/refseq/). We report here on growth of the mammalian and human subsets, changes to NCBI’s eukaryotic annotation pipeline and modifications affecting transcript and protein records. Recent changes to NCBI’s eukaryotic genome annotation pipeline provide higher throughput, and the addition of RNAseq data to the pipeline results in a significant expansion of the number of transcripts and novel exons annotated on mammalian RefSeq genomes. Recent annotation changes include reporting supporting evidence for transcript records, modification of exon feature annotation and the addition of a structured report of gene and sequence attributes of biological interest. We also describe a revised protein annotation policy for alternatively spliced transcripts with more divergent predicted proteins and we summarize the current status of the RefSeqGene project.

Corpus callosum malformations are associated with a broad range of neurodevelopmental diseases. We report that de novo mutations in MAST1 cause mega-corpus-callosum syndrome with cerebellar hypoplasia and cortical malformations (MCC-CH-CM) in the absence of megalencephaly. We show that MAST1 is a microtubule-associated protein that is predominantly expressed in post-mitotic neurons and is present in both dendritic and axonal compartments. We further show that Mast1 null animals are phenotypically normal, whereas the deletion of a single amino acid (L278del) recapitulates the distinct neurological phenotype observed in patients. In animals harboring Mast1 microdeletions, we find that the PI3K/AKT3/mTOR pathway is unperturbed, whereas Mast2 and Mast3 levels are diminished, indicative of a dominant-negative mode of action. Finally, we report that de novo MAST1 substitutions are present in patients with autism and microcephaly, raising the prospect that mutations in this gene give rise to a spectrum of neurodevelopmental diseases.

Abstract Purpose Exome and genome sequencing have proven to be effective tools for the diagnosis of neurodevelopmental disorders (NDDs), but large fractions of NDDs cannot be attributed to currently detectable genetic variation. This is likely, at least in part, a result of the fact that many genetic variants are difficult or impossible to detect through typical short-read sequencing approaches. Methods Here, we describe a genomic analysis using Pacific Biosciences circular consensus sequencing (CCS) reads, which are both long (>10 kb) and accurate (>99% bp accuracy). We used CCS on six proband-parent trios with NDDs that were unexplained despite extensive testing, including genome sequencing with short reads. Results We identified variants and created de novo assemblies in each trio, with global metrics indicating these data sets are more accurate and comprehensive than those provided by short-read data. In one proband, we identified a likely pathogenic (LP), de novo L1-mediated insertion in CDKL5 that results in duplication of exon 3, leading to a frameshift. In a second proband, we identified multiple large de novo structural variants, including insertion-translocations affecting DGKB and MLLT3 , which we show disrupt MLLT3 transcript levels. We consider this extensive structural variation likely pathogenic. Conclusion The breadth and quality of variant detection, coupled to finding variants of clinical and research interest in two of six probands with unexplained NDDs strongly support the value of long-read genome sequencing for understanding rare disease.

Abstract From a GeneMatcher-enabled international collaboration, we identified ten individuals with intellectual disability, speech delay, ataxia and facial dysmorphism and a mutation in EBF3 , encoding a transcription factor required for neuronal differentiation. Structural assessments, transactivation assays, in situ fractionation, RNA-seq and ChlP-seq experiments collectively show that the mutations are deleterious and impair EBF3 transcriptional regulation. These findings demonstrate that EBF3-mediated dysregulation of gene expression has profound effects on neuronal development in humans.

ABSTRACT Background Developmental disabilities have diverse genetic causes that must be identified to facilitate precise diagnoses. We describe genomic data from 371 affected individuals, 309 of which were sequenced as proband-parent trios. Methods Whole exome sequences (WES) were generated for 365 individuals (127 affected) and whole genome sequences (WGS) were generated for 612 individuals (244 affected). Results Pathogenic or likely pathogenic variants were found in 100 individuals (27%), with variants of uncertain significance in an additional 42 (11.3%). We found that a family history of neurological disease, especially the presence of an affected 1 st degree relative, reduces the pathogenic/likely pathogenic variant identification rate, reflecting both the disease relevance and ease of interpretation of de novo variants. We also found that improvements to genetic knowledge facilitated interpretation changes in many cases. Through systematic reanalyses we have thus far reclassified 15 variants, with 11.3% of families who initially were found to harbor a VUS, and 4.7% of families with a negative result, eventually found to harbor a pathogenic or likely pathogenic variant. To further such progress, the data described here are being shared through ClinVar, GeneMatcher, and dbGAP. Conclusion Our data strongly support the value of large-scale sequencing, especially WGS within proband-parent trios, as both an effective first-choice diagnostic tool and means to advance clinical and research progress related to pediatric neurological disease.

Neurodevelopmental disorders (NDDs) often result from rare genetic variation, but genomic testing yield for NDDs remains around 50%, suggesting some clinically relevant rare variants may be missed by standard analyses. Here we analyze "poison exons" (PEs) which, while often absent from standard gene annotations, are alternative exons whose inclusion results in a premature termination codon. Variants that alter PE inclusion can lead to loss-of-function and may be highly penetrant contributors to disease.

Mutations that alter signaling of RAS/MAPK-family proteins give rise to a group of Mendelian diseases known as RASopathies, but the matrix of genotype-phenotype relationships is still incomplete, in part because there are many RAS-related proteins, and in part because the phenotypic consequences may be variable and/or pleiotropic. Here, we describe a cohort of ten cases, drawn from six clinical sites and over 16,000 sequenced probands, with de novo protein-altering variation in RALA, a RAS-like small GTPase. All probands present with speech and motor delays, and most have intellectual disability, low weight, short stature, and facial dysmorphism. The observed rate of de novo RALA variants in affected probands is significantly higher (p=4.93 x 10-11) than expected from the estimated mutation rate. Further, all de novo variants described here affect conserved residues within the GTP/GDP-binding region of RALA; in fact, six alleles arose at only two codons, Val25 and Lys128. We directly assayed GTP hydrolysis and RALA effector-protein binding, and all but one tested variant significantly reduced both activities. The one exception, S157A, reduced GTP hydrolysis but significantly increased RALA-effector binding, an observation similar to that seen for oncogenic RAS variants. These results show the power of data sharing for the interpretation and analysis of rare variation, expand the spectrum of molecular causes of developmental disability to include RALA, and provide additional insight into the pathogenesis of human disease caused by mutations in small GTPases.

The ALF transcription factor paralogs, AFF1, AFF2, AFF3 and AFF4, are components of the transcriptional super elongation complex that regulates expression of genes involved in neurogenesis and development. We describe a new autosomal dominant disorder associated with de novo missense variants in the degron of AFF3, a nine amino acid sequence important for its degradation. Consistent with a causative role of AFF3 variants, the mutated AFF3 proteins show reduced clearance. Ten affected individuals were identified, and present with a recognizable pattern of anomalies, which we named KINSSHIP syndrome (KI for horseshoe KIdney, NS for Nievergelt/Savarirayan type of mesomelic dysplasia, S for Seizures, H for Hypertrichosis, I for Intellectual disability and P for Pulmonary involvement), partially overlapping the AFF4 associated CHOPS syndrome. An eleventh individual with a microdeletion encompassing only the transactivation domain and degron motif of AFF3 exhibited overlapping clinical features. A zebrafish overexpression model that shows body axis anomalies provides further support for the pathological effect of increased amount of AFF3 protein. Whereas homozygous Aff3 knockout mice display skeletal anomalies, kidney defects, brain malformation and neurological anomalies, knock-in animals modeling the microdeletion and the missense variants identified in affected individuals presented with lower mesomelic limb deformities and early lethality, respectively. Transcriptome analyses as well as the partial phenotypic overlap of syndromes associated with AFF3 and AFF4 variants suggest that ALF transcription factors are not redundant in contrast to what was previously suggested.

Bi-allelic disruptive variants (nonsense, frameshift, and splicing variants) in

PURPOSE: Clinically relevant secondary variants were identified in parents enrolled with a child with developmental delay and intellectual disability. METHODS: Exome/genome sequencing and analysis of 789 "unaffected" parents was performed. RESULTS: Pathogenic/likely pathogenic variants were identified in 21 genes within 25 individuals (3.2%), with 11 (1.4%) participants harboring variation in a gene defined as clinically actionable by the ACMG. Of the 25 individuals, five carried a variant consistent with a previous clinical diagnosis, thirteen were not previously diagnosed but had symptoms or family history with probable association with the detected variant, and seven reported no symptoms or family history of disease. A limited carrier screen was performed yielding 15 variants in 48 (6.1%) parents. Parents were also analyzed as mate-pairs to identify cases in which both parents were carriers for the same recessive disease; this led to one finding in ATP7B. Four participants had two findings (one carrier and one non-carrier variant). In total, 71 of the 789 enrolled parents (9.0%) received secondary findings. CONCLUSION: We provide an overview of the rates and types of clinically relevant secondary findings, which may be useful in the design, and implementation of research and clinical sequencing efforts to identify such findings.